本发明属于钢管混凝土柱柱脚节点,更具体地说,涉及一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点及其施工方法。本申请要求优先权,在先申请的申请号为:2023113964377,名称:一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点及其施工方法,优先权日,2023年10月25日。
背景技术:
1、混凝土的抗压强度高,但抗弯/抗拉能力很弱。而钢材,特别是型钢的抗弯/抗拉能力强,具有良好的弹塑性,但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起,可使混凝土处于侧向受压状态,其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在,提高了钢管的刚度,两者共同发挥作用,从而大大地提高了承载能力。因此,钢管混凝土柱目前在住宅、公寓、宿舍等建筑中应用较多。
2、而柱脚是连接柱与基础间的重要节点,也是结构的薄弱环节,节点是否合理不仅直接关系到建筑结构整体的可靠性,还关系到的受力性能、施工质量、工程进度以及整个工程的造价有直接的影响。柱脚的受力比较复杂,且它的抗震性能是影响建筑结构抗震性能中至关重要的问题。
3、现有的钢管混凝土柱柱脚节点大多在钢管上焊接大量栓钉,以保证钢-混凝土间协同工作性能。但这种操作焊接量大,耗能多;且在受地震作用时,内部混凝土承载能力及耗能能力较弱,易发生开裂及破坏,从而影响钢管混凝土整体受力性能。
4、经检索,中国专利公开号为cn 105569183 a的申请案,公开了一种中空夹层钢管混凝土柱脚节点。该申请案,在外钢管和内钢管之间填充混凝土构成中空夹层混凝土柱,中空夹层混凝土柱插入基础承台内;钢管底部连接脚板,肋板连接外钢管和脚板,肋板分布于外钢管外四周,封板接于内钢管底部内壁;外地脚螺栓于脚板外伸打孔处穿过且分布于肋板之间,外地脚螺栓底部向外弯起;内地脚螺栓底部向内弯起。该申请案的柱脚节点主要依靠外地脚螺栓和脚板弯曲实现抗拉拔,其刚度难以保证,为铰接节点。对于钢管混凝土构件常见的多高层建筑应用场景,往往需要加大底板厚度即地脚螺栓数量实现柱脚锚固,成本较高,未充分发挥钢管内混凝土在三向受压状态下强度优势以及柱外侧混凝土(脚板上部)与柱身间的粘结滑移特性。
技术实现思路
1、1、要解决的问题
2、针对现有钢管混凝土柱柱脚节点连接强度差的问题,本发明提供一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点及其施工方法。采用本发明的技术方案,既保证了内侧钢管混凝土与承台的连接可靠度,又保障了外侧t型钢与混凝土的共同工作,使得t-o钢管混凝土异形柱各个部分均与基础承台间形成可靠连接,从而增强整个节点的连接强度与抗震性能。
3、2、技术方案
4、为了解决上述问题,本发明所采用的技术方案如下:
5、本发明的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,包括基础承台以及一端位于该基础承台内的异形柱,所述的异形柱包括钢管以及沿着该钢管周壁设置的若干t型钢,所述的钢管内设有环肋以及钢筋笼,其中,所述的环肋设置在钢管的内壁上,所述钢筋笼的一端位于钢管内,另一端延伸至基础承台内。
6、进一步地,所述异形柱的底部连接有底板,该底板上开设有与钢管供钢筋笼穿过的通孔,且该钢筋笼的顶端高于基础承台。
7、进一步地,所述的环肋沿竖直方向设有多组,且均位于钢筋笼所在高度范围内。
8、进一步地,所述的钢筋笼端部与环肋连线的水平夹角α不小于45°。
9、进一步地,所述t型钢的翼板位于基础承台内的区域上设置有栓钉。
10、进一步地,所述的底板上设有地脚螺栓,该地脚螺栓伸入基础承台内,并于端部设置弯钩。
11、进一步地,所述的钢筋笼包括纵向连接筋和横向箍筋,所述的纵向连接筋包括竖直设置的连接部以及位于该连接部端部的定位部,其中,所述纵向连接筋的锚固长度不小于35d~40d,d钢筋公称直径。
12、进一步地,所述的纵向连接筋包括竖直设置的连接部以及位于该连接部端部的定位部,其中,所述的连接部整体呈圆柱状,定位部呈锥形。
13、进一步地,所述的横向箍筋为单向螺旋箍筋或双向螺旋箍筋。
14、本发明还提供一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点的施工方法,其包括以下步骤,
15、步骤一、工厂预制
16、将t型钢焊接在钢管的外侧;
17、环肋焊接于钢管的内壁上,t型钢的翼板上焊接栓钉;
18、异形柱的底部焊接底板,该底板上连接地脚螺栓;
19、步骤二、现场拼装及第一次浇筑
20、将钢筋笼放置于基础承台内,通过钢筋笼底部的定位锥进行定位;
21、在承台位置第一次浇筑混凝土至底板底面标高位置,同时将地脚螺栓预埋入所浇筑的混凝土中;
22、将异形柱放置于基础承台内通过地脚螺栓进行定位,且保证钢筋笼有部分位于异形柱的钢管内;
23、步骤三、第二次浇筑
24、向钢管内部及基础承台位置第二次灌注混凝土。
25、3、有益效果
26、相比于现有技术,本发明的有益效果为:
27、(1)本发明的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,所述的异形柱包括钢管以及沿着该钢管周壁设置的若干t型钢,所述的钢管内设有环肋以及钢筋笼;待浇筑混凝土并养护完成后,当钢管混凝土承受拉力作用时,环肋可对钢筋笼起到锚固作用。相比与传统的连接方式,本发明的柱脚连接节点,不仅保证了内侧钢管混凝土与承台间连接的可靠度,又使得外侧t型钢与混凝土的共同工作,使得t-o钢管混凝土异形柱各个部分均与基础承台间形成可靠连接,连接部位可达到与非连接部位等强等刚度的效果,最终增强整个节点的连接强度与抗震性能。
28、(2)本发明的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,所述的钢筋笼包括纵向连接筋和横向箍筋,其中,所述纵向连接筋的端部向内倾斜,使得整个钢筋笼的端部形成锥形,从而方便对钢筋笼进行定位。
29、(3)本发明的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,所述的横向箍筋采用螺旋箍筋,以增强其抗弯能力,对于大尺寸异形柱柱脚节点,可采用双螺旋箍筋来抵抗柱脚弯矩及剪力,以满足其受力性能需求。
30、(4)本发明的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,可采用外露式连接或埋入式连接,当采用外露式连接时,与传统的连接方式相比,内设钢筋笼与钢管肋可将外露节点由铰接节点变为刚接节点,增强其锚固性能,在相同承载性能下柱脚截面更小,用钢量较省,成本较低;当采用埋入式连接时,内部钢筋笼与钢管肋对节点抗震性能及刚度的增益可减小其埋置深度,从而降低承台混凝土用量,节约成本。
1.一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,包括基础承台(9)以及一端位于该基础承台(9)内的异形柱,其特征在于:所述的异形柱包括钢管(1)以及沿着该钢管(1)周壁设置的若干t型钢(2),所述的钢管(1)内设有环肋(3)以及钢筋笼(4),其中,所述的环肋(3)设置在钢管(1)的内壁上,所述钢筋笼(4)的一端位于钢管(1)内,另一端延伸至基础承台(9)内。
2.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,其特征在于:所述异形柱的底部连接有底板(5),该底板(5)上开设有与钢管(1)供钢筋笼(4)穿过的通孔,且该钢筋笼(4)的顶端高于基础承台(9)。
3.根据权利要求2所述的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,其特征在于:所述的环肋(3)沿竖直方向设有多组,且均位于钢筋笼(4)所在高度范围内。
4.根据权利要求3所述的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,其特征在于:所述的钢筋笼(4)端部与环肋(3)连线的水平夹角α不小于45°。
5.根据权利要求4所述的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,其特征在于:所述t型钢(2)的翼板位于基础承台(9)内的区域上设置有栓钉(6)。
6.根据权利要求5所述的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,其特征在于:所述的底板(5)上设有地脚螺栓(7),该地脚螺栓(7)伸入基础承台(9)内,并于端部设置弯钩。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,其特征在于:所述的钢筋笼(4)包括纵向连接筋(41)和横向箍筋(42),其中,所述纵向连接筋(41)的锚固长度不小于35d~40d,d钢筋公称直径。
8.根据权利要求7所述的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,其特征在于:所述的纵向连接筋(41)包括竖直设置的连接部以及位于该连接部端部的定位部,其中,所述的连接部整体呈圆柱状,定位部呈锥形。
9.根据权利要求8所述的一种钢管混凝土异形柱柱脚连接节点,其特征在于:所述的横向箍筋(42)为单向螺旋箍筋或双向螺旋箍筋。
10.采用权利要求9所述的钢管混凝土异形柱柱脚连接节点进行施工的方法,其特征在于:包括以下步骤,